基于立足开关的无细胞转录翻译系统及其在感染性疾病分子诊断中的应用

感染性疾病严重威胁人类健康,也是临床工作的主要难题之一。分子诊断是感染性疾病诊断的重要部分。临床上常用的分子诊断方法为聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR),但其对仪器、场地、人员的专业性要求限制了它在感染性疾病诊断中的应用。近年来,RNA调节系统被开发应用于分子诊断的研究日益增多[1-2]。立足开关(toehold switch)属于RNA核糖调控元件,它通过与目标RNA序列的碱基互补配对来控制基因表达[3]。

Toehold 开关调控的大肠杆菌基因表达体系

设计了一种核糖体调节器—“立足点开关”(toehold switch)。与传统核糖体调节器设计不同的是,该核糖体调节器的起始密码子(AUG)和核糖体结合位点位于核糖体调节器中发夹结构RNA的环(loop)上,而“茎”(stem)结构是完全互补配对的RNA双链。通过RNA链替换反应,引发链(trigger)RNA能够打开发夹结构RNA,从而激活下游绿色荧光蛋白的表达,导致荧光信号的增长,最终实现对大肠杆菌基因表达的调控。系统研究了“茎”的长度对绿色荧光蛋白表达的调控作用。实验结果表明,当“茎”的长度大于8个碱基时,发夹结构RNA就能有效地抑制绿色荧光蛋白的表达。进一步的共表达实验结果表明,引发链RNA能够打开发夹RNA,从而调控大肠杆菌基因表达。Toehold开关调控的大肠杆菌基因表达系统具有可拓展性,可应用于多基因表达调控,对基因疾病诊疗具有潜在应用价值。